Beyin, kas ve kemikteki lif ağları ilk kez bu ayrıntıyla haritalandı; yöntem nörolojik hastalıkların seyrini anlamayı kolaylaştırıyor.

İnsan vücudundaki tüm organlar, dokuların nasıl çalıştığını sessizce yönlendiren mikroskobik lif ağları etrafında şekilleniyor. Kaslarda bu lifler fiziksel gücü iletirken, bağırsaklarda sindirim sistemi boyunca hareketi destekliyor. Beyinde ise lif yolları, farklı bölgeler arasında sinyal taşınmasını sağlayarak düşünme ve hafıza süreçlerine katkıda bulunuyor. Bu mikroskobik yapılar, organların hem işlevini hem de şeklini korumasında kritik rol oynuyor.

Bu lif ağlarının hasar görmesi, neredeyse tüm hastalıkların gelişiminde etkili oluyor. Beyinde ise bu durum, nöronlar arasındaki bağlantıların bozulması şeklinde ortaya çıkıyor ve tüm nörolojik hastalıkların ayırt edici özelliklerinden biri olarak kabul ediliyor. Ancak son derece küçük ve karmaşık yapıları nedeniyle bu liflerin incelenmesi bugüne kadar büyük zorluklar içeriyordu.

Bu alandaki önemli bir engel, nörogörüntüleme alanında çalışan Dr. Marios Georgiadis liderliğindeki araştırma ekibi tarafından geliştirilen yeni bir yöntemle aşıldı. Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışmada tanıtılan teknik, hesaplamalı saçılmış ışık görüntüleme (Computational Scattered Light Imaging – ComSLI) adını taşıyor.

ComSLI, dokulardaki liflerin yönünü ve organizasyonunu mikrometre düzeyinde haritalamaya olanak tanıyor. Yöntem, numunenin nasıl boyandığından, saklandığından ya da korunmuş olduğundan bağımsız olarak çalışabiliyor. Hatta onlarca yıl önce hazırlanmış histoloji lamlarından bile ayrıntılı yapısal bilgiler elde edilebiliyor.

Çalışmanın kıdemli yazarları arasında radyoloji profesörü Dr. Michael Zeineh ve Zeineh’in laboratuvarında misafir araştırmacı olarak görev yapmış olan Dr. Miriam Menzel yer alıyor. Georgiadis “Doku yapısına dair bilgiler aslında her zaman oradaydı, gözümüzün önünde gizliydi. ComSLI bize bu bilgileri görme ve haritalama imkânı sunuyor.” dedi.

Mevcut doku liflerini görüntüleme tekniklerinin önemli sınırlamaları bulunuyor. Manyetik rezonans görüntüleme (MR), büyük ölçekli beyin ağlarını gösterebilse de hücresel ayrıntıları yakalayamıyor. Geleneksel histoloji yöntemleri ise özel boyalar, pahalı ekipmanlar ve titizlikle korunmuş örnekler gerektiriyor; liflerin kesiştiği alanları net biçimde ayırt etmekte zorlanıyor.

ComSLI ise ışığın temel bir fiziksel özelliğinden yararlanıyor. Işık, mikroskobik yapılardan geçerken bu yapıların yönüne bağlı olarak farklı biçimlerde saçılıyor. Araştırmacılar, ışığın geliş yönünü döndürerek saçılma desenlerindeki değişimleri ölçüyor ve her bir pikselde liflerin yönünü hesaplayabiliyor. Kurulum oldukça basit: Döndürülebilir bir LED ışık kaynağı ve bir mikroskop kamerası yeterli oluyor. Bilgisayar algoritmaları ise bu verileri, lif yönü ve yoğunluğunu gösteren renkli haritalara dönüştürüyor.

Yöntemin en güçlü yönlerinden biri esnekliği. ComSLI, hastanelerde ve patoloji laboratuvarlarında yaygın olarak kullanılan formalinle sabitlenmiş, parafine gömülü doku kesitlerinde sorunsuz çalışıyor. Taze dondurulmuş dokuların yanı sıra boyalı veya boyasız örneklerde de etkili sonuçlar veriyor. Araştırmacılar, daha önce farklı amaçlarla hazırlanmış ve yıllardır saklanan lamları yeniden inceleyerek, örneklere zarar vermeden yeni bilgiler elde edebiliyor.

Dr. Zeineh “Bu, her laboratuvarın kullanabileceği bir araç. Özel hazırlık ya da pahalı ekipman gerektirmiyor. En heyecan verici yanı, küçük araştırma gruplarından patoloji laboratuvarlarına kadar herkesin elindeki mevcut örneklerden yeni keşifler yapabilmesi.” ifadelerini kullandı.

Araştırmacılar, yöntemi kullanarak insan beynine ait geniş doku kesitlerini görüntüledi ve farklı beyin bölgelerindeki mikroskobik yapıları ayrıntılı biçimde ortaya koydu. Ayrıca multipl skleroz, lökoensefalopati ve Alzheimer hastalığı gibi nörolojik rahatsızlıklarda lif düzeninin nasıl değiştiğini inceledi.

Özellikle hafıza oluşumu ve geri çağrılmasında kritik rol oynayan hipokampus bölgesine odaklanan ekip, Alzheimer hastasına ait dokularda belirgin yapısal hasarlar tespit etti. Normalde hipokampusun farklı bölümlerini birbirine bağlayan lif kesişimlerinin büyük ölçüde kaybolduğu, hafıza sinyallerini taşıyan önemli bir yolun ise neredeyse görünmez hâle geldiği belirlendi. Sağlıklı bireye ait dokuda ise yoğun ve birbirine bağlı lif ağları dikkat çekti.

Yöntemin gücü, 1904 yılında hazırlanmış bir beyin kesitinin incelenmesiyle de doğrulandı. Yüz yılı aşkın süredir saklanan bu örnek, ComSLI ile görüntülendiğinde karmaşık lif yollarını hâlâ net biçimde ortaya koydu.

ComSLI yalnızca beyin dokusuyla sınırlı kalmadı. Kas, kemik ve kan damarlarından alınan örneklerde de farklı biyolojik işlevlerle ilişkili özgün lif düzenleri görüntülendi. Dil kasında hareket ve esnekliği sağlayan katmanlı yapılar, kemikte mekanik strese uyumlu kolajen lifleri, atardamarlarda ise dayanıklılık ve esneklik sağlayan kolajen ve elastin tabakaları net biçimde haritalandı.

Araştırmacılar, bu yöntemle farklı organlar, türler ve arşiv örnekleri boyunca lif yöneliminin haritalanmasının, doku yapısı ve işlevine bakışı kökten değiştirebileceğini belirtiyor. Ayrıca dünya genelinde saklanan milyonlarca histoloji lamının, daha önce erişilemeyen veriler için değerli bir kaynak hâline gelebileceği vurgulanıyor.

Georgiadis “Yöntemi henüz tanıtmamıza rağmen, pek çok laboratuvar ve klinikten örnek tarama ve ComSLI kurulumunu çoğaltma talepleri alıyoruz. Bir diğer heyecan verici plan ise, iyi belgelenmiş beyin arşivlerine ya da ünlü kişilere ait beyin kesitlerine dönerek, uzun süredir kayıp olduğu düşünülen mikroskobik bağlantıları ortaya çıkarmak. ComSLI’nin güzelliği de burada.” dedi. (İLKHA)